(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界による電磁誘導作用により発熱する発熱層を備え、両端部が回転可能に支持され、内面が支持体で支持された無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周部へ前記定着ベルトの回転軌跡に沿って配置され、前記磁界を発生する励磁コイルと、
両端部が回転可能に支持された加圧部材と、
前記加圧部材を前記定着ベルトに対し離間または圧接する状態に移動させる移動手段と、
前記定着ベルトと前記加圧部材とが離間配置された状態で前記加圧部材を線速度ＶＰで回転させると共に、前記定着ベルトをＶＰ≧ＶＢとなる線速度ＶＢで回転させる駆動手段と、
前記定着ベルトの回転数をカウントするカウンタ部を備え、前記加圧部材が前記定着ベルトから離間した後、前記カウンタ部でカウントされた前記定着ベルトの回転数が所定回数以上の場合に、前記移動手段を動作させて前記加圧部材を前記定着ベルトに圧接させる制御部と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、
前記定着ベルトの端部に取付けられた定着ギアと、前記加圧部材の端部に取付けられた加圧ギアと、を含む複数のギア列と、
前記複数のギア列を回転させるモータと、
前記複数のギア列に設けられ、前記モータから前記定着ギア又は前記加圧ギアに伝達される駆動力を遮断するクラッチと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の定着装置と、
露光光を出射する露光部と、
前記露光光で形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像部と、
前記現像部で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写部と、
前記転写部で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタや複写機等の画像形成装置において、記録用紙上に転写されたトナー像を、電磁誘導加熱される定着ベルトと加圧ロールとで形成されるニップ部に通して、熱と圧力の作用でトナー像を溶融して定着する定着装置が利用されている。
【０００３】
ここで、定着ベルト及び加圧ロールを用いた定着装置の一例として、定着前に定着ベルトと加圧ロールを離間させておき、定着ベルトを回転させるとともに加熱して、定着ベルトが所定の温度に達したときに、加圧ロールを定着ベルトに圧接させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−５７８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の定着装置は、加圧ロールから離間された定着ベルトの回転速度について開示されていない。
【０００５】
本発明は、加圧部材が定着部材を圧接するときに定着部材の座屈を抑えられる定着装置及び画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る定着装置は、磁界による電磁誘導作用により発熱する発熱層を備え、両端部が回転可能に支持され、内面が支持体で支持された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの外周部へ前記定着ベルトの回転軌跡に沿って配置され、前記磁界を発生する励磁コイルと、両端部が回転可能に支持された加圧部材と、前記加圧部材を前記定着ベルトに対し離間または圧接する状態に移動させる移動手段と、前記定着ベルトと前記加圧部材とが離間配置された状態で前記加圧部材を線速度ＶＰで回転させると共に、前記定着ベルトをＶＰ≧ＶＢとなる線速度ＶＢで回転させる駆動手段と、前記定着ベルトの回転数をカウントするカウンタ部を備え、前記加圧部材が前記定着ベルトから離間した後、前記カウンタ部でカウントされた前記定着ベルトの回転数が所定回数以上の場合に、前記移動手段を動作させて前記加圧部材を前記定着ベルトに圧接させる制御部と、を有することを特徴としている。
【０００８】
本発明の請求項２に係る定着装置は、前記駆動手段は、前記定着部材の端部に取付けられた定着ギアと、前記加圧部材の端部に取付けられた加圧ギアと、を含む複数のギア列と、前記複数のギア列を回転させるモータと、前記複数のギア列に設けられ、前記モータから前記定着ギア又は前記加圧ギアに伝達される駆動力を遮断するクラッチと、を有することを特徴としている。
【０００９】
本発明の請求項３に係る画像形成装置は、請求項１又は請求項２に記載の定着装置と、露光光を出射する露光部と、前記露光光で形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像部と、前記現像部で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写部と、前記転写部で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送部と、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明は、本構成を有していない場合に比較して、定着部材と加圧部材の圧接時に、加圧部材が定着部材を引き回すので、定着部材の座屈を抑えられる。さらに、加圧部材から離間し回転を停止した状態の定着部材にニップ痕がついたとしても、加圧部材が圧接される前に定着部材を所定回数以上回転させることで、そのニップ痕を解消することができるため、本構成を有しない場合に比較してウォームアップ時の定着部材の加熱ムラが抑えられる。
【００１２】
請求項２の発明は、定着部材と加圧部材のそれぞれに駆動源を設けたものと比較して、モータの駆動の負荷を低減できる。
【００１３】
請求項３の発明は、定着装置における画像の定着ムラ（例えば、グロスムラ）が抑えられ、画像形成時に同様の画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の定着装置及び画像形成装置の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１５】
図１には、画像形成装置としてのプリンタ１０が示されている。プリンタ１０は、プリンタ１０の本体を構成する筐体１２に光走査装置５４が固定されており、光走査装置５４に隣接する位置に、光走査装置５４及びプリンタ１０の各部の動作を制御する制御ユニット５０が設けられている。
【００１６】
光走査装置５４は、図示しない光源から出射された光ビームを回転多面鏡（ポリゴンミラー）で走査し、反射ミラー等の複数の光学部品で反射して、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び ブラック（Ｋ）の各トナーに対応した光ビーム６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋを出射するようになっている。光ビーム６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋは、それぞれ対応する各感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに導かれる。
【００１７】
プリンタ１０の下方側には、記録用紙Ｐを収納する用紙トレイ１４が設けられている。用紙トレイ１４の上方には、記録用紙Ｐの先端部位置を調整する一対のレジストロール１６が設けられている。また、プリンタ１０の中央部には、画像形成ユニット１８が設けられている。画像形成ユニット１８は、前述の４つの感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを備えており、これらが上下一列に並んでいる。
【００１８】
感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの回転方向上流側には、感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの表面を帯電する帯電ローラ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋが設けられている。また、感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの回転方向下流側には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各トナーをそれぞれ感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ上に現像する現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋが設けられている。
【００１９】
一方、感光体２０Ｙ、２０Ｍには第１中間転写体２６が接触し、感光体２０Ｃ、２０Ｋには第２中間転写体２８が接触している。そして、第１中間転写体２６、第２中間転写体２８には第３中間転写体３０が接触している。第３中間転写体３０と対向する位置には、転写ロール３２が設けられている。転写ロール３２と第３中間転写体３０との間を記録用紙Ｐが搬送され、第３中間転写体３０上のトナー像を記録用紙Ｐに転写させる。
【００２０】
記録用紙Ｐが搬送される用紙搬送路３４の下流には、定着装置１００が設けられている。定着装置１００は、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４を有しており、記録用紙Ｐを加熱・加圧してトナー像を記録用紙Ｐに定着させる。トナー像が定着された記録用紙Ｐは、用紙搬送ロール３６でプリンタ１０の上部に設けられたトレイ３８に排出される。
【００２１】
ここで、プリンタ１０の画像形成について説明する。
【００２２】
画像形成が開始されると、各感光体２０Ｙ〜２０Ｋの表面が帯電ローラ２２Ｙ〜２２Ｋによって一様に帯電される。光走査装置５４から出力画像に対応した光ビーム６０Ｙ〜６０Ｋが、帯電後の感光体２０Ｙ〜２０Ｋの表面に照射され、感光体２０Ｙ〜２０Ｋ上に各色分解画像に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像に対して、現像器２４Ｙ〜２４Ｋが選択的に各色、すなわちＹ〜Ｋのトナーを付与し、感光体２０Ｙ〜２０Ｋ上にＹ〜Ｋ色のトナー像が形成される。
【００２３】
その後、マゼンタ用の感光体２０Ｍから第１中間転写体２６にマゼンタのトナー像が一次転写される。また、イエロー用の感光体２０Ｙから第１中間転写体２６にイエローのトナー像が一次転写され、第１中間転写体２６上で前記マゼンタのトナー像に重ね合わされる。
【００２４】
一方、同様にブラック用の感光体２０Ｋから第２中間転写体２８にブラックのトナー像が一次転写される。また、シアン用の感光体２０Ｃから第２中間転写体２８にシアンのトナー像が一次転写され、第２中間転写体２８上で前記ブラックのトナー像に重ね合わされる。
【００２５】
第１中間転写体２６へ一次転写されたマゼンタとイエローのトナー像は、第３中間転写体３０へ二次転写される。一方、第２中間転写体２８へ一次転写されたブラックとシアンのトナー像も、第３中間転写体３０へ二次転写される。ここで、先に二次転写されているマゼンタ 、イエローのトナー像と、シアン、ブラックのトナー像とが重ね合わされ、カラー（３色）とブラックのフルカラートナー像が第３中間転写体３０上に形成される。
【００２６】
二次転写されたフルカラートナー像は、第３中間転写体３０と転写ロール３２との間のニップ部に達する。そのタイミングに同期して、レジストロール１６から記録用紙Ｐが当該ニップ部分に搬送され、記録用紙Ｐ上にフルカラートナー像が三次転写（最終転写）される。
【００２７】
この記録用紙Ｐは、その後、定着装置１００に送られ、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４とのニップ部を通過する。その際、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４とから与えられる熱と圧力との作用により、フルカラートナー像が記録用紙Ｐに定着する。定着後、記録用紙Ｐは用紙搬送ロール３６によりトレイ３８に排出され、記録用紙Ｐへのフルカラー画像形成が終了する。
【００２８】
次に、本実施形態に係る定着装置１００について説明する。
【００２９】
図２に示すように、定着装置１００は、記録用紙Ｐの進入又は排出を行うための開口が形成された筐体１２２を備えている。筐体１２２の内部には、矢印Ｄ方向へ回転する無端状の定着ベルト１０２が設けられている。
【００３０】
定着ベルト１０２は、図４（ｂ）に示すように、内側から外側に向けて基層１３４、発熱層１３２、保護層１３０、弾性層１２８、及び離型層１２６で構成されており、これらが積層され一体となっている。
【００３１】
基層１３４は、定着ベルト１０２の強度を保持するベースとなるもので、ポリイミド（ＰＩ）で構成されている。基層１３４の厚さは３０〜８０μｍとしている。なお、基層１３４として、非磁性ステンレスを用いてもよい。
【００３２】
発熱層１３２は、磁界Ｈ（図２参照）を打ち消す磁界を生成するように渦電流が流れる電磁誘導作用により発熱する金属材料であり、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、ビスマス、ベリリウム、アンチモン、又はこれらの合金の金属材料を用いることができる。本実施形態では、固有抵抗を１．７×１０−８Ωｍ以下に小さくして必要な発熱量を効率よく得ること、及び低コストの観点から、発熱層１３２として銅を用いている。また、発熱層１３２は、熱容量ができるだけ小さい方が定着装置１００のウォームアップ時間を短縮することができるため、できるだけ薄い層を設けることが望ましく、１０μｍとしている。
【００３３】
保護層１３０は、基層と同等の合成樹脂で厚さを４０〜６０μｍ、あるいは非磁性ステンレス（固有抵抗７．２×１０−７Ωｍ）で構成され、厚さを３０〜６０μｍとしている。また、ニッケル（固有抵抗７×１０−８Ωｍ）で構成され、厚さを５〜９μｍとしてもよい。
【００３４】
弾性層１２８は、優れた弾性と耐熱性が得られる等の観点から、シリコン系ゴム、又はフッ素系ゴムが用いられ、本実施形態ではシリコンゴムを用いている。
【００３５】
離型層１２６は、記録用紙Ｐ上で溶融されたトナー像Ｔ（図２参照）との接着力を弱めて、記録用紙Ｐを定着ベルト１０２から剥離し易くするために設けられる。優れた表面離型性を得るためには、離型層１２６として、フッ素樹脂、シリコン樹脂、又はポリイミド樹脂を用いることが好ましく、本実施形態ではＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）を用いている。なお、本実施形態では、離型層１２６の厚さは３０μｍとしている。
【００３６】
一方、定着ベルト１０２の外周面と対向する位置には、絶縁性の材料で構成されたボビン１０８が配置されている。ボビン１０８と定着ベルト１０２との間隔は１〜３ｍｍ程度となっている。ボビン１０８は、定着ベルト１０２の外周面に倣った略円弧状に形成されており、定着ベルト１０２と反対側に凸部１０８Ａが突設されている。また、ボビン１０８は、励磁コイル１１０が、凸部１０８Ａを中心として軸方向（図２の紙面奥行き方向）に複数回巻き回されている。
【００３７】
励磁コイル１１０と対向する位置には、ボビン１０８の円弧状に倣って略円弧状に形成されたフェライト系の磁性体からなる磁性コア１１２が配置され、ボビン１０８に支持されている。
【００３８】
一方、定着ベルト１０２の内側には、非磁性体であるアルミニウムあるいは非磁性ステンレスからなる固定部材１１４が、定着ベルト１０２と非接触で配置され、両端が定着装置１００の筐体１２２に固定されている。
【００３９】
固定部材１１４は、定着ベルト１０２と対向して円弧状に形成された円弧部１１４Ａと、柱状に形成された柱部１１４Ｂとで構成され、円弧部１１４Ａと柱部１１４Ｂは一体成形されている。円弧部１１４Ａには、該円弧部１１４Ａに沿って、前述の磁性コア１１２と同様の材質からなる磁性コア１１６が設けられている。磁性コア１１６は、定着ベルト１０２と非接触状態となっている。この磁性コア１１６と磁性コア１１２との間で、定着ベルト１０２を貫通した磁界Ｈによる閉磁路が形成され、磁界Ｈが強められる。
【００４０】
また、固定部材１１４の柱部１１４Ｂの端面には、定着ベルト１０２を内側から支持する支持部材１１８が固定されている。支持部材１１８は、ウレタンゴム又はスポンジ等の弾性を有する部材で構成され、一端面が定着ベルト１０２の内周面と接触して定着ベルトを外方向へ押圧している。
【００４１】
一方、定着ベルト１０２の外周面と対向する位置には、定着ベルト１０２を支持部材１１８に向けて加圧するとともに、図示しないモータ及びギアからなる駆動機構により矢印Ｅ方向に回転する加圧ロール１０４が配置されている。
【００４２】
加圧ロール１０４は、ステンレスあるいはアルミニウム等の金属からなる芯金１０６の周囲に、スポンジ、シリコンゴム及びＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）が被覆された構成となっている。
【００４３】
また、加圧ロール１０４は、リトラクト機構（図５参照）によって矢印Ａ、Ｂ方向に移動可能となっており、矢印Ａ方向に移動して、定着ベルト１０２の外周面と接触して加圧し、又は、矢印Ｂ方向に移動して、定着ベルト１０２の外周面から離間するようになっている。
【００４４】
次に、加圧ロール１０４のリトラクト機構について説明する。
【００４５】
図５には、加圧ロール１０４を定着ベルト１０２に接触又は離間させるリトラクト機構部１５０が示されている。リトラクト機構部１５０は、板金で構成されたアーム部材１５２を有している。
【００４６】
アーム部材１５２は、加圧ロール１０４の両端部を回転可能に支持する図示しないベアリングが固定されている。また、アーム部材１５２は、筐体１２２の内側で加圧ロール１０４の両端部に立設された一対の側板１５４に、円柱状の支持ピン１５６によって取り付けられ、矢印Ｒ１方向に揺動可能となっている。
【００４７】
側板１５４の側面には、ボルト１５８が、側板１５４の側面と略平行に設けられている。ボルト１５８は、先端部が、側板１５４に突設された板状の固定部１６０の穴部１５７に締結され、後端部が、図示しない係合部に接着されることにより固定されるようになっている。
【００４８】
また、アーム部材１５２の支持ピン１５６と反対側には、ボルト１５８が挿通可能な大きさの穴部１５９が形成された板状の付勢部１６２が突設されている。ここで、ボルト１５８が付勢部１６２の穴部１５９に挿通されると共に、所定の弾性力のバネ１６４がボルト１５８に外挿され、さらに、ボルト１５８の先端部が、穴部１５７に締結されることにより、固定部１６０と付勢部１６２の間にバネ１６４が設けられる。アーム部材１５２は、バネ１６４の付勢力によって紙面左側へ付勢される。これにより、加圧ロール１０４が、定着ベルト１０２から離れるようになっている。
【００４９】
アーム部材１５２の近傍には、略円柱状の支持ピン１６８を軸として矢印Ｒ２方向へ揺動する偏芯カム１６６が設けられている。偏芯カム１６６は、所定の歯数のギア部１７２が設けられている。ギア部１７２には、所定の歯数の駆動ギア１７４が噛合している。また、駆動ギア１７４は、図示しない電源によって駆動される駆動モータ１７６の正転（反時計回り）、逆転（時計回り）によって、偏芯カム１６６を揺動するようになっている。
【００５０】
ここで、駆動モータ１７６が正転ＯＮとなり、駆動ギア１７４が正転方向へ回転すると、偏芯カム１６６は、右側に揺動する。これにより、偏芯カム１６６が、アーム部材１５２の接触部１７０と接触して、アーム部材１５２を定着ベルト１０２側へ揺動させ、加圧ロール１０４が、定着ベルト１０２に接触する。
【００５１】
また、駆動モータ１７６が逆転ＯＮとなり、駆動ギア１７４が逆転方向へ回転すると、偏芯カム１６６は、左側に揺動する。これにより、偏芯カム１６６が、アーム部材１５２の接触部１７０から離れ、アーム部材１５２が、バネ１６４で左側へ付勢されて、加圧ロール１０４が、定着ベルト１０２から離れる。
【００５２】
一方、図２に示すように、加圧ロール１０４が定着ベルト１０２を支持部材１１８側に加圧すると、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４の接触部（ニップ部）において、定着ベルト１０２に凹部１０３が形成され、凹部１０３に隣接する位置に凸部１０５が形成される。
【００５３】
このニップ部の形状は、トナー像Ｔが載った記録用紙Ｐが通過するときに、定着ベルト１０２から剥離させる方向に湾曲した形状となっている。このため、矢印ＩＮ方向から搬送されてきた記録用紙Ｐは、それ自体の腰の強さでニップ部の形状に倣って矢印ＯＵＴ方向に排出される。また、支持部材１１８は、定着ベルト１０２を加圧ロール１０４側に押圧すると共に、定着ベルト１０２の内周面に倣って湾曲し、ニップ幅を広げる。
【００５４】
定着ベルト１０２の裏面には、定着ベルト１０２裏面の温度を測定するサーミスタ１２０が接触して設けられている。サーミスタ１２０の接触位置は、励磁コイル１１０と対向する領域で且つ記録用紙Ｐの通過領域となっており、ここでは、記録用紙Ｐのサイズの大小によって温度測定値が変わらないように、定着ベルト１０２の軸方向（図２の紙面奥行き方向）の略中央部となっている。サーミスタ１２０は、定着ベルト１０２裏面から与えられる熱量に応じて抵抗値が変化することで、定着ベルト１０２裏面の温度を計測する。
【００５５】
図４（ａ）に示すように、サーミスタ１２０は、配線１３６を介して、制御ユニット５０（図１参照）の内部に設けられた定着温度制御用の制御回路１３８に接続されている。また、制御回路１３８は、配線１４０を介して通電回路１４２に接続されている。
【００５６】
通電回路１４２は、配線１４４、１４６を介して前述の励磁コイル１１０に接続されている。また、通電回路１４２は、制御回路１３８から送られる電気信号に基づいて駆動又は駆動停止され、配線１４４、１４６を介して励磁コイル１１０に所定の周波数の交流電流を供給又は供給停止するようになっている。
【００５７】
ここで、制御回路１３８は、サーミスタ１２０から送られた電気量に基づいて定着ベルト１０２裏面の温度を測定し、この測定温度と予め記憶させてある定着設定温度（本実施形態では１７０℃）と比較する。そして、測定温度が定着設定温度よりも低い場合は、通電回路１４２を駆動して励磁コイル１１０に通電し、磁気回路としての磁界Ｈ（図２参照）を発生させる。一方、測定温度が定着設定温度よりも高い場合は、通電回路１４２を停止するようになっている。
【００５８】
次に、定着ベルト１０２及び加圧ロール１０４の回転機構について説明する。なお、各シャフト及び各ギアは、筐体１２２（図２参照）の図示しない側板に回転可能に設けられている。
【００５９】
図６に示すように、定着装置１００は、制御ユニット５０（図１参照）から通電されてシャフト１８２を回転駆動するモータを有する駆動部１８０を備えている。シャフト１８２には、駆動ギア１８４が取付けられている。
【００６０】
駆動ギア１８４に隣接する位置には、シャフト１８６に外挿された第１ギア１８８が配設されている。第１ギア１８８は、小径部１８８Ａと大径部１８８Ｂの２段構成となっており、第１ギア１８８の大径部１８８Ｂには、駆動ギア１８４が噛合されている。また、第１ギア１８８の小径部１８８Ａには、シャフト１９０に外挿された第２ギア１９２が噛合されている。
【００６１】
第２ギア１９２は、第１ギア１８８と異なる位置で、加圧ロール１０４のシャフト１９４に外挿された加圧ロール駆動ギア１９６に噛合されている。加圧ロール駆動ギア１９６は、リトラクト機構部１５０（図５参照）が動作しても、常時第２ギア１９２と噛合するようになっている。
【００６２】
一方、シャフト１８２には、駆動ギア１８４の他にクラッチギア１９８が設けられている。駆動部１８０、駆動ギア１８４、及びクラッチギア１９８によって、電磁クラッチが構成されており、駆動部１８０は、制御ユニット５０からの信号に基づいて、シャフト１８２を回転駆動し、また、電磁クラッチを作動させて、クラッチギア１９８への駆動力の接続又は遮断を行うようになっている。
【００６３】
クラッチギア１９８は、シャフト２０２に外挿された第３ギア２０４に噛合されている。第３ギア２０４は、クラッチギア１９８と異なる位置で、シャフト２０６に外挿された定着ベルト駆動ギア２０８に噛合されている。
【００６４】
定着ベルト駆動ギア２０８は、略円柱状のキャップ部（図示せず）が形成されており、このキャップ部が定着ベルト１０２の一方の端部に嵌め込まれ、接着によって固定されている。定着ベルト１０２の他方の端部には、図示しないキャップ部材が嵌め込まれており、シャフト２０６と共に定着ベルト１０２を回転可能に軸支している。
【００６５】
ここで、駆動ギア１８４、第１ギア１８８、第２ギア１９２、加圧ロール駆動ギア１９６、クラッチギア１９８、第３ギア２０４、及び定着ベルト駆動ギア２０８によって、駆動ギア列２００が形成されている。駆動ギア列２００では、定着ベルト駆動ギア２０８の歯数と加圧ロール駆動ギア１９６の歯数が変更され、即ち、ギア比が変更されることにより、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４の線速度差が変更される。なお、上記各ギアは、各シャフトと嵌合しており、図示しないＥリング等により軸方向の移動が規制され、シャフトから抜けないように固定されている。
【００６６】
ここで、制御ユニット５０は、リトラクト機構部１５０（図５参照）の駆動モータ１７６を駆動して加圧ロール１０４を定着ベルト１０２に圧接させたとき、駆動部１８０の電磁クラッチ機構を動作させて、駆動ギア１８４からクラッチギア１９８への駆動力の伝達を遮断するようになっている。クラッチギア１９８への駆動力が遮断されることにより、加圧ロール１０４単体が駆動され、定着ベルト１０２は従動する。
【００６７】
次に、プリンタ１０の制御ユニット５０について説明する。
【００６８】
図３に示すように、制御ユニット５０は、プリンタ１０の各種制御を行う中央処理ユニットとしてのＣＰＵ７０と、各種制御プログラムが記憶されたプログラム記憶部としてのＲＯＭ７２と、前述のサーミスタ１２０で測定された温度測定データ又はその他の測定データを一時的に記憶し、又は消去するデータ記憶部としてのＲＡＭ７４と、所定のクロックで動作するタイマーを備え定着ベルト１０２の回転数をカウントするカウンタ部７６とを有している。なお、制御ユニット５０は、前述の制御回路１３８（図４（ａ）参照）を含んでいる。
【００６９】
ＣＰＵ７０は、各種信号の入出力が行われる入出力インターフェース８０に接続されており、この入出力インターフェース８０を介して、スイッチ８２、ユーザーインターフェース（ＵＩ）８４、サーミスタ１２０、駆動部１８０、駆動モータ１７６、及び通電回路１４２に接続されている。なお、スイッチ８２は、プリンタ１０（図１参照）の電源をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチであり、ユーザーインターフェース８４は、画像形成等の実行をユーザーが直接指示するための入力パネル等で構成されている。
【００７０】
スイッチ８２、ユーザーインターフェース８４、及びサーミスタ１２０から入出力インターフェース８０を介してＣＰＵ７０に信号が入力されるようになっている。一方、ＣＰＵ７０からの制御信号は、入出力インターフェース８０を介して、駆動部１８０、駆動モータ１７６、及び通電回路１４２に出力されるようになっている。
【００７１】
ここで、ＣＰＵ７０は、スイッチ８２がＯＮとなり、プリンタ１０の画像形成が開始されたとき、駆動部１８０を駆動して、定着ベルト１０２の線速度（ＶＢ）がＶ１、加圧ロール１０４の線速度（ＶＰ）がＶ２となるように回転させる。なお、Ｖ１≦Ｖ２と設定されており、線速度Ｖ１、Ｖ２は、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４が離間状態にあるときから、接触するときにかけての間の線速度である。
【００７２】
次に、定着ベルト１０２の線速度及び回転数の検知手段について説明する。
【００７３】
図２及び図７に示すように、定着ベルト１０２の外周面から所定距離離間して、フォトセンサ１１７が対向配置されている。フォトセンサ１１７は、図７（ｂ）に示すように、フォトセンサ１１７の本体を構成する筐体１２１の内部に、光を出射する出射部１２３と、被検知対象物で反射された反射光（ＲＬ）を受光して電気信号に変換する受光部１２５とを備えている。
【００７４】
フォトセンサ１１７には、電源線１２７と信号線１２９が接続されている。ここで、図示しない電源から電源線１２７を介して電力供給されることで、出射部１２３から光を出射するようになっている。また、信号線１２９の他端は、前述の入出力インターフェース８０（図３参照）を介してＣＰＵ７０（図３参照）に接続されており、受光部１２５で受光される光の光量に基づいて生成された電気信号（パルス信号）が、信号線１２９を通ってＣＰＵ７０に送られるようになっている。
【００７５】
図７（ａ）に示すように、定着ベルト１０２は、長手方向において、記録用紙Ｐ（矢印Ｃ方向に進行）が通過する通紙領域（Ｌ２）と、記録用紙Ｐが通過しない非通紙領域（Ｌ１、Ｌ３）とを有している。ここで、非通紙領域Ｌ３に、アルミ箔あるいはベルト表面と反射率の異なる材料からなる矩形状のマーク材１１９が設けられている。
【００７６】
図７（ｂ）に示すように、マーク材１１９は、予め定着ベルト１０２の製造過程において、弾性層１２８と離型層１２６の間に埋め込まれている。マーク材１１９の厚さは、６〜２０μｍとしている。なお、定着ベルト１０２の離型層１２６は、前述のフォトセンサ１１７の出射部１２３から出射された光を透過可能に構成されており、離型層１２６に入射した光は、マーク材１１９表面で反射され、反射光ＲＬとなって受光部１２５で受光される。
【００７７】
また、図７（ａ）に示すように、フォトセンサ１１７の取り付け位置は、非通紙領域Ｌ３内で、マーク材１１９が移動する移動領域（Ｌ４）と対向する位置となっている。ここで、定着ベルト１０２が矢印Ｘ方向に回転移動すると、マーク材１１９も矢印Ｘ方向に移動する。
【００７８】
マーク材１１９がフォトセンサ１１７と対向する位置に来た場合、マーク材１１９で光が反射されるため、フォトセンサ１１７からＨＩ信号が出力される。一方、マーク材１１９がフォトセンサ１１７と対向する位置に無い場合、定着ベルト１０２表面で光が乱反射されるなどして、フォトセンサ１１７に反射光ＲＬがほとんど入射しないので、フォトセンサ１１７からＬＯ信号が出力される。これにより、ＨＩ信号及びＬＯ信号からなるパルス信号が生成される。
【００７９】
ここで、制御ユニット５０（図３参照）では、ＣＰＵ７０が、マーク材１１９の移動方向の幅をパルス信号の立ち上がり期間（ＨＩ）の時間で除算することにより、定着ベルト１０２の線速度ＶＢが求められる。
【００８０】
図８（ａ）に示すように、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４を離間させた状態で定着ベルト１０２を回転させ、定着ベルト１０２の線速度ＶＢ＝Ｖ０となるとき、定着ベルト１０２の周方向の温度差ΔＴ＝ΔＴ０となることが分かっており、プリンタ１０では、予めＶＢ＝Ｖ１≧Ｖ０となる線速度Ｖ１が設定されている。これにより、定着ベルト１０２の線速度ＶＢの下限を規定し、定着ベルト１０２の周方向の温度差ΔＴを小さくしている。なお、温度差ΔＴ０の設定値は、１０℃以下であることが好ましい。
【００８１】
一方、図３及び図７に示すように、制御ユニット５０では、カウンタ部７６において、内部のタイマーで計測される所定の時間内に、パルス信号のＨＩ（立ち上がり）が何回あったかがカウントされ、定着ベルト１０２の回転数Ｎが求められる。
【００８２】
ここで、図１１（ｂ）に示すように、定着ベルト１０２は、加圧ロール１０４と離間し静止しているとき、支持部材１１８によって内側から押圧され、縦長の楕円形状のまま形状が保持されてしまうことがある。（これを、「ニップ痕のついた状態」という。）この状態で、仮想の回転中心Ｃを中心として回転すると、変位ΔＨの振れが生じる。
【００８３】
変位ΔＨが大きくなると、定着ベルト１０２の加熱状態にムラが生じて、周方向の温度差ΔＴが大きくなり、定着後の画像の光沢度（グロス）が部分的に変化することになる。このため、変位ΔＨについて上限の規定（ΔＨ１とする）が必要となる。
【００８４】
図８（ｂ）に示すように、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４を離間させた状態で、定着ベルト１０２を回転させ、定着ベルト１０２がＮ１回以上回転したとき、定着ベルト１０２の変位ΔＨ（図１１（ｂ）参照）が、許容上限の変位ΔＨ１より小さくなることが分かっている。
【００８５】
許容上限の変位ΔＨ１は、定着後の画像の光沢度の許容範囲に応じて定められており、プリンタ１０では、この関係を用いて、カウンタ部７６（図３参照）でカウントされる回転数Ｎについて、予め下限回転数Ｎ１が設定されている。
【００８６】
制御ユニット５０（図３参照）では、カウンタ部７６で得られた回転数Ｎを、下限回転数Ｎ１と比較して、Ｎ≧Ｎ１のとき、駆動モータ１７６を駆動して、加圧ロール１０４を定着ベルト１０２に圧接させる。
【００８７】
なお、定着ベルト１０２は、ウォームアップを開始してから定着ベルト１０２に加圧ロール１０４が圧接するまでの間（ウォームアップ時間内）に定着ベルト１０２が少なくとも下限回転数Ｎ１は回転できるように、線速度ＶＢの下限を規定してもよい。ウォームアップ時間内に定着ベルト１０２がＮ１回以上回転するための最低線速度をＶ０’とすると、Ｖ０≧Ｖ０’のときはＶ１≧Ｖ０、Ｖ０＜Ｖ０’のときはＶ１≧Ｖ０’とすればよい。
【００８８】
次に、本発明の実施形態の作用について説明する。
【００８９】
図２及び図３に示すように、画像形成工程においてトナー像Ｔが画像形成開始されるのとほぼ同時に、駆動部１８０及び通電回路１４２に電力が供給され、定着ベルト１０２及び加圧ロール１０４が回転する。このとき、加圧ロール１０４は、リトラクト機構部１５０（図５参照）によって定着ベルト１０２から離間している。
【００９０】
また、定着ベルト１０２及び加圧ロール１０４の回転とほぼ同時に、励磁コイル１１０で発生した磁界Ｈによって定着ベルト１０２の発熱層１３２に渦電流が誘導され、定着ベルト１０２が発熱する。
【００９１】
ここで、定着ベルト１０２の線速度ＶＢ及び回転数Ｎについて説明する。
【００９２】
図９（ａ）は、本発明との比較例として、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４が離間され、加圧ロール１０４が線速度ＶＰ＝Ｖ２で回転し、定着ベルト１０２が線速度ＶＢ＝Ｖ３（Ｖ３＞Ｖ２）で回転しているときの略中央部の断面状態を示している。
【００９３】
続いて、図９（ｂ）に示すように、この状態でリトラクト機構部１５０が駆動され、加圧ロール１０４が定着ベルト１０２に接触すると、定着ベルト１０２が加圧ロール１０４よりも高速の線速度Ｖ３で回転しているため、定着ベルト１０２が加圧ロール１０４を引き回そうとする。
【００９４】
しかし、定着ベルト１０２は、加圧ロール１０４よりも剛性が低いために変形し易い。このため、定着ベルト１０２は、自身よりも速度の遅い加圧ロール１０４に押さえつけられるように移動が抑制され、ニップ部出口から下流側では突っ張るように変形する。また、ニップ部入口から上流側では、定着ベルト１０２がたるむように変形する。
【００９５】
ここで、定着ベルト１０２の略中央部がたるむように変形したとき、両端部は円形のキャップ部材が嵌められて固定されているため、応力集中が発生して、定着ベルト１０２は塑性変形あるいは座屈する。
【００９６】
一方、図１０（ａ）に示すように、本発明の実施形態（実施例）としてのプリンタ１０では、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４が離間された状態で、定着ベルト１０２が線速度ＶＢ＝Ｖ１（Ｖ１≦Ｖ２）で回転し、加圧ロール１０４が線速度ＶＰ＝Ｖ２で回転している。図１０（ａ）は、軸方向における略中央部の断面状態である。
【００９７】
続いて、図１０（ｂ）に示すように、この状態でリトラクト機構部１５０が駆動され、加圧ロール１０４が定着ベルト１０２に接触すると、定着ベルト１０２は、加圧ロール１０４よりも低い線速度Ｖ１で回転しているため、加圧ロール１０４が定着ベルト１０２を引き回そうとする。このため、定着ベルト１０２は、加圧ロール１０４によって移動が抑制されることがないので、たわみ量も小さく、塑性変形、座屈は起こりにくくなる。
【００９８】
なお、定着ベルト１０２の線速度Ｖ１は、下限値Ｖ０以上に設定されているため、定着ベルト１０２の周方向の温度差ΔＴは、許容上限のΔＴ０以下となっている。
【００９９】
続いて、図１１（ａ）は、定着装置１００（図２参照）において連続定着動作が行われた後、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４が離間して、再度定着動作が開始される直前の状態を示している。
【０１００】
連続定着時、定着ベルト１０２は、定着設定温度である１７０℃程度の高温状態となっており、且つニップ部において圧力が作用している。このため、連続定着動作が終了して定着ベルト１０２と加圧ロール１０４を離間させ定着ベルト１０２の回転を停止させておくと、定着ベルト１０２は、支持部材１１８によって加圧ロール１０４側へ押し下げられた縦長の楕円形状（図１１（ｂ）の１０２Ａ）を保持してしまい、ニップ痕がついた状態となってしまう。
【０１０１】
この状態で定着ベルト１０２を線速度Ｖ１で回転させると、図１１（ｂ）に示すように、定着ベルト１０２の形状が、１０２Ａ（縦長）から１０２Ｂ（横長）、そして１０２Ａ（縦長）というように変化して、縦方向に変位ΔＨの振れが生じることになる。
【０１０２】
定着ベルト１０２は、回転時にΔＨの振れが生じると、励磁コイル１１０と定着ベルト１０２の間の距離が変化するため、定着ベルト１０２の周方向に沿って温度差ΔＴが生じる。
【０１０３】
ここで、プリンタ１０（図１参照）では、カウンタ部７６（図３参照）でカウントされる回転数Ｎが設定値（下限回転数）Ｎ１以上になるまでは、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４が接触せずに、定着ベルト１０２単独で回転される。定着ベルト１０２は、回転と共に発熱することにより、次第にニップ痕が解消されて縦長の楕円形状を保ったまま回転するようになる。このようにして、定着ベルト１０２の変位ΔＨが小さくなり、周方向の温度差ΔＴが低下する。
【０１０４】
続いて、図５に示すように、定着ベルト１０２の回転数が下限回転数Ｎ１以上になると、リトラクト機構部１５０の駆動モータ１７６が駆動され、加圧ロール１０４が定着ベルト１０２に圧接される。
【０１０５】
続いて、図２に示すように、サーミスタ１２０で定着ベルト１０２の裏面温度を検知してフィードバック制御することで、定着ベルト１０２が所定の定着設定温度に加熱される。この状態で、未定着のトナー像Ｔを保持した記録用紙Ｐが、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４の間の定着ニップ部に送り込まれる。
【０１０６】
定着ニップ部内では、トナー像Ｔが加熱及び加圧され、記録用紙Ｐ上に定着される。記録用紙Ｐは、定着ニップ部の出口における定着ベルト１０２の曲率の変化によって定着ベルト１０２から剥離され、トレイ３８に搬送される。
【０１０７】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【０１０８】
プリンタ１０は、固体の現像剤を用いる乾式の電子写真方式だけでなく、液体現像剤を用いるものであってもよい。定着ベルト１０２の温度の検知手段として、サーミスタ１２０の代わりに熱電対を用いてもよい。クラッチギア１９８は、トルクリミッタを設けたギアであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体図である。
【図２】本発明の実施形態に係る定着装置の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る制御部の模式図である。
【図４】（ａ）本発明の実施形態に係る制御回路及び通電回路の接続図である。（ｂ）本発明の実施形態に係る定着ベルトの断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るリトラクト機構部を示した構成図である。
【図６】本発明の実施形態に係る各ギアの噛合状態を示した構成図である。
【図７】（ａ）本発明の実施形態に係るフォトセンサの配置を示した模式図である。（ｂ）本発明の実施形態に係るフォトセンサの光検知状態を示した模式図である。
【図８】（ａ）本発明の実施形態に係る定着ベルト速度と定着ベルト温度差の関係を示すグラフである。（ｂ）本発明の実施形態に係る定着ベルトの回転数と変位の関係を示すグラフである。
【図９】本発明との比較例における定着ベルトと加圧ロールの接触状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る定着ベルトと加圧ロールの接触状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る定着ベルトと加圧ロールの接触状態を示す断面図及び定着ベルトの模式図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０  プリンタ（画像形成装置）
２４  現像器（現像部）
３２  転写ロール（転写部）
３４  用紙搬送路（搬送部）
５４  光走査装置（露光部）
７６  カウンタ部（カウント手段）
１００  定着装置（定着装置）
１０２  定着ベルト（定着部材）
１０４  加圧ロール（加圧部材）
１１０  励磁コイル（加熱手段）
１１８  支持部材（支持体）
１５０  リトラクト機構部（移動手段）
１８０  駆動部（モータ、駆動手段）
１８４  駆動ギア（駆動手段）
１８８  第１ギア（駆動手段）
１９２  第２ギア（駆動手段）
１９６  加圧ロール駆動ギア（加圧ギア、駆動手段）
１９８  クラッチギア（クラッチ、駆動手段）
２００  駆動ギア列（ギア列）
２０４  第３ギア（駆動手段）
２０８  定着ベルト駆動ギア（定着ギア、駆動手段）
【図１】
0005309598.tif 000002
【図２】
0005309598.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005309598.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005309598.tif 000008
【図８】
0005309598.tif 000009
【図９】
0005309598.tif 000010
【図１０】
0005309598.tif 000011
【図１１】
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